Linux设备框架:kset与kobject基本介绍

系列文章目录
Linux设备框架:kset与kobject基本介绍 [link]

Linux设备框架:kset与kobject源码分析 [link]


kset与kobject基本介绍


一、前言

Linux 设备模型如同一座拥有众多楼层(总线)和房间(设备)的摩天大楼,由内部主体(kset、kobject)和外部装饰(sysfs文件系统)构成。

kset和kobject是大楼主体的承重柱、横梁或者墙体,构成整座大楼框架,组织各楼层、房间。kobject连接各房间、楼层的通道,kset则对各楼层、房间按功能类型划分区域。sysfs文件系统是连接摩天大楼内外的纽带,它将摩天大楼内部各楼层、房间之间的层次关系展示给外面的世界(用户空间的程序),同时向外界提供了与大楼内部互动通道。

在驱动开发过程中,很多驱动开发者初遇 Linux 设备模型中的kset、kobject时,觉得非常抽象,难以理解。担心会因对其理解不透彻而影响驱动开发,因此而困感。

其实,对于顾客来说,在平常的逛街购物过程中,摩天大楼外部装饰(sysfs文件系统)和内部的楼层、房间(总线、设备、驱动)才是最常接触的。熟悉了楼层功能、房间布局就能在大楼中熟练的完成购物活动,顾客无需在意隐藏在内部的承重住、横梁(kset、kobject)是怎么设计的,这些一点也不影响逛街购物。

同理,在驱动开发过程中,驱动开发人员掌握了总线、设备、驱动,就能完成驱动开发任务。而内核中的 kset 和 kobject 是被封装在内部的一套管理设备的机制。执行总线、设备的相关的接口函数自动会完成 kset 和 kobject 层级的操作。因此,暂时对 kset 和 kobject 的不理解,也无需担心会影响驱动开发。

二、kobject、kset和设备的关系

Linux 设备框架引入集合的概念,用来管理同类型设备。所有同类设备通过链表组织在一起,形成一个集合。下面是设备结构体,包含了 kobject 成员,Linux设备框架中就是通过该成员来管理每一个设备的。

c 复制代码
struct device {
    struct kobject kobj;
    ......
};

2.1 kset 结构体

kset 的结构体比较简单,如下所示。它拥有 list 和 kobject 成员,Linux设备框架通过前者来管理集合中的所有设备,用后者来管理相关联的集合。

c 复制代码
struct kset {
    struct list_head list;
    spinlock_t list_lock;
    struct kobject kobj;
    const struct kset_uevent_ops *uevent_ops;
} __randomize_layout;

其中,list成员是设备链表的头节点;kobj成员是用来管理集合的kobject对象,和device中的kobject对象作用一样。

2.2 kobject 结构体

Kobject 的每一项成员都和设备管理框架相关,以下给出了 kobject 结构体定义:

c 复制代码
struct kobject {
    const char		   *name;
    struct list_head   entry;
    struct kobject     *parent;
    struct kset        *kset;
    struct kobj_type   *ktype;
    struct kernfs_node *sd; /* sysfs directory entry */
    struct kref        kref;
    ......
};
  • const char *name

    kobject 对象的名称,如果其拥有者是kset,则表示kset实例的名字;如果其拥有者是device,则表示设备的名字。如果该 kobject 对象的拥有者加入到内核,那么在sysfs文件系统中会创建一个以该名字命名的目录。

  • struct list_head entry

    用来将该 kobject 对象的拥有者通过该成员以链表的形式被管理。

  • struct kobject *parent;

    该成员指向该 kobject 对象拥有者的父对象,构建了各拥有者之间的层级关系。在sysfs文件系统中,该层级关系以 kobject 对象名字命名的目录间的层级关系呈现。

  • struct kset *kset;

    指向该 kobject 对象拥有者的所属集合,即kset实例,表示该拥有者属于哪个集合。

  • struct kobj_type *ktype

    定义了 kobject 对象的一组 sysfs 文件系统相关的操作函数和属性。其中,属性由内部成员struct attribute **default_attrs表示,同样该属性也会反映到sysfs文件系统中,以文件的形式在 kobject 对象名字命名的目录下呈现。

    通过该成员,让 C 中的 struct 数据类型具备了C++中 class 类型的某些特点,这里体现了基于C语言面向对象设计思想。各上层对象通过继承 kobject 的方式拥有 ktype,不同的 kobject 对象继承者会有不同的 ktype,用以体现不同拥有者的特质差异。

  • struct kernfs_node *sd

    用来指向该 kobject 对象在sysfs 文件系统中对应目录的实例,即以 kobject 对象名字命名的目录。

  • struct kref kref

    该成员用来表示 kobject 对象(对象拥有者)的引用计数,其核心数据是一原子型变量。内核通过该成员追踪kobject 对象的生命周期。

三、总结

Linux 设备框架中,将同类型的设备归类为一个集合,一个集合中拥有一个 kset 实例和若干设备,且以链表的形式管理。Kset 实例通过 kset.list 成员成为链表头节点;各设备通过 device.kobj.entry 成员以子节点身份挂在链表上。同样,父子关系的集合通过 kset.kobj.parent 连接在一起,父子关系的设备通过 device.kobj.parent 关联。详细介绍请阅读:《kset与kobject源码分析》。

1、以 devices_kset 为例一个集合的管理架构如下:

2、在 sysfs 文件系统中,集合和设备创建的目录结构。

相关推荐
CiLerLinux4 小时前
第四十九章 ESP32S3 WiFi 路由实验
网络·人工智能·单片机·嵌入式硬件
时光の尘4 小时前
【PCB电路设计】常见元器件简介(电阻、电容、电感、二极管、三极管以及场效应管)
单片机·嵌入式硬件·pcb·二极管·电感·三极管·场效应管
Lu Zelin5 小时前
单片机为什么不能跑Linux
linux·单片机·嵌入式硬件
驱动开发0075 小时前
虚拟麦克风驱动下载,支持将手机话筒映射成PC端麦克风
驱动开发·安全
CS Beginner5 小时前
【Linux】 Ubuntu 开发环境极速搭建
linux·运维·ubuntu
ajassi20006 小时前
开源 C++ QT QML 开发(二)工程结构
linux·qt·qml
宁静致远20216 小时前
stm32 freertos下基于hal库的模拟I2C驱动实现
stm32·嵌入式硬件·freertos
今天只学一颗糖6 小时前
Linux学习笔记--insmod 命令
linux·笔记·学习
摩羯座-185690305947 小时前
爬坑 10 年!京东店铺全量商品接口实战开发:从分页优化、SKU 关联到数据完整性闭环
linux·网络·数据库·windows·爬虫·python
irisart7 小时前
4.1 > Linux 文件/目录权限管理【理论】
linux